基板处理装置
阅读说明：本技术 基板处理装置 (Substrate processing apparatus ) 是由 李恒林 金旼永 朴志焄 于 2021-05-11 设计创作，主要内容包括：本发明构思的实施方案提供一种基板处理装置。该基板处理装置包括：下电极,其具有上表面,基板定位在所述上表面上；等离子体生成设备,其设置在所述下电极的上部处,具有上电极,且具有由多个分隔壁分隔的独立放电空间；和控制器,其执行控制以分别将反应气体独立地供应至所述独立放电空间中。(Embodiments of the inventive concept provide a substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus includes: a lower electrode having an upper surface on which a substrate is positioned; a plasma generating apparatus disposed at an upper portion of the lower electrode, having an upper electrode, and having independent discharge spaces partitioned by a plurality of partition walls; and a controller performing control to independently supply the reaction gases into the independent discharge spaces, respectively.)
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年5月12日提交韩国韩国知识产权局的、申请号为10-2020-0056692的韩国专利申请的优先权和权益。上述申请的全部公开内容通过引用合并在本申请中。
技术领域
本文描述的本发明构思的实施方案涉及一种基板处理装置。
背景技术
工业上使用的等离子体可以被分类为低温等离子体和热等离子体，并且低温等离子体已经最广泛地用于半导体制造工艺中，以及热等离子体已经应用于金属的切割。
大气压等离子体是指一种在将气体的压力保持在100托(Torr)至大气压力(760托)的情况下产生低温等离子体的技术。因为大气压等离子体系统不需要高价的真空装备，所以大气压等离子体系统是经济的且不具有泵送构造，并且大气压等离子体系统的工艺可以以内联形式(inline form)来执行，因此可以开发出可以最大化生产率的等离子体系统。采用大气压等离子体系统的应用领域可以包括高速蚀刻/涂覆技术、半导体封装、显示、材料表面的改性和涂覆、纳米粉末的产生、有害气体的去除、以及氧化气体的产生。
一种用于产生大气压等离子体的直线型等离子体生成设备1可以具有一个气体供应管线2，并且可以采用恒定流速和特定混合比，以及在将待处理物体3沿着与等离子体生成设备1的纵向方向垂直的方向供给的情况下、处理等离子体(见图1)。
因此，由于移动待处理物体3需要相当于待处理物体面积的至少两倍的空间，因此，在构成等离子体处理设备时，必要空间变宽，且因为当待处理物体(晶片)不是矩形而是圆形时，必须处理不必要的部分(自等离子体生成设备的长度的设备的圆的外侧)，所以下供给设备(lower feeding device)的一部分可能会被腐蚀。
[现有的技术文件]
[专利文件]
韩国专利申请公开号10-2015-0101738。
发明内容
本发明构思的实施方案提供了一种基板处理装置，该基板处理装置可以在圆形的待处理物体上执行均匀等离子体处理。
本发明构思的技术目的不限于上述技术目的，并且从以下描述中，其他未提及的技术目的对本领域技术人员而言将变得显而易见。
根据一实施方案，一种基板处理装置包括：下电极，所述下电极具有上表面，基板定位在所述上表面上；等离子体生成设备，所述等离子体生成设备设置在所述下电极的上部处，具有上电极，且具有由多个分隔壁分隔的独立放电空间(independent dischargespace)；和控制器，所述控制器执行控制以分别将反应气体独立地供应至所述独立放电空间。
此外，所述等离子体生成设备可包括：反应器主体，所述反应器主体具有中空条形形状，且在所述反应器主体的内部设置有放电空间；和喷射孔，所述喷射孔沿着所述反应器主体的纵向方向线性地设置在所述反应器主体的底表面上，且喷射孔将在所述独立放电空间中生成的等离子体喷射至定位在所述下电极上的所述基板。
此外，所述喷射孔的长度可等于或大于所述基板的直径。
此外，所述上电极可配置为穿过所述独立放电空间，且所述上电极的外侧被绝缘体围绕。
此外，所述下电极可配置为可旋转的，且所述分隔壁可为非导体。
此外，所述上电极的截面可为圆形，且所述绝缘体的截面可为环形。
此外，所述放电空间的截面形状可为围绕所述上电极的环形形状。
此外，所述反应器主体可包括供应口，所述反应气体通过所述供应口被分别引入所述放电空间中，气体供应管线可分别连接至所述供应口，且所述控制器可通过控制所述气体供应管线上的阀门来控制所述反应气体的流速和混合比。
附图说明
参照以下附图，上述和其他目的及特征将从以下描述中变得显而易见，其中除非另有说明，否则贯穿各个附图，相同的附图标记指代相同的部件，且在附图中：
图1为示出了一般的大气压等离子体处理设备的视图；
图2为示出了根据本发明构思的实施方案的基板处理装置的视图；
图3为示出了图2的基板支承单元和等离子体生成设备的立体图；
图4为示出了等离子体生成设备的截面图；
图5为沿图4的线A-A截取的截面图；以及
图6为示出了等离子体生成设备的主要部件的截面立体图。
具体实施方式
本发明构思的上述和其他优点和特征、以及用于实现它们的发明构思的方法从以下实施方案的以下描述中变得显而易见，以下实施方案结合附图给出，并且将在下面详细描述。然而，本发明构思不限于将在下文中公开的实施方案，并且本发明构思仅由权利要求书的范围来限定。尽管没有定义，但是本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)可以具有与本发明所属领域的普通技术通常所接受的相同含义。可以省略对已知配置的一般描述，以免使本发明构思的本质变得模糊。在本发明构思的附图中，如果可能，相同的附图标记用于表示相同或相似的配置。为了容易理解本发明构思，在附图中一些配置可能被放大或缩小。
本文中使用的术语仅被提供来描述特定的实施方案，而不旨在限制本发明构思。除非另有说明，否则单数形式的术语可以包含复数形式。术语“包括”和“具有”用于表示存在说明书中描述的特征、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合，并且可以理解，可以添加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合。
下文中，将参照图2至图6描述本发明构思的基板处理装置。
图2为示出了根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的视图。图3为示出了图2的基板支承单元和等离子体生成设备的立体图。
参照图2和图3，基板处理装置10是可以通过使用大气压等离子体在用于半导体设备的基板上执行一系列等离子体表面处理的装置。
例如，根据本发明构思的基板处理装置10可以执行去除残留在基板W表面上的有机材料(杂质)的清洁工艺、剥离(stripping)基板表面上的光刻胶图案用于钝化的灰化工艺等。
根据本实施方案，基板处理装置10可包括处于大气状态的工艺腔室100。工艺腔室100具有壳体或壁，并且基板支承单元200位于工艺腔室100的内部，基板W定位在该基板支承单元上。
基板支承单元200可以在工艺期间支承基板W，并且可以在工艺期间通过驱动器230旋转，该驱动器将在下面进行描述。作为实施例，基板支承单元200可以具有圆形的上表面，并且可以为具有用作下电极的旋转头210的旋转卡盘。基板W可以通过静电力固定在旋转头210上，或者可以通过吸附力而固定。作为另一种方法，基板W可以通过设置在旋转头210上的卡盘销(chucking pin)来固定。
支承旋转头210的支承轴220连接至旋转头210的下部，并且支承轴220通过连接至支承轴的下端的驱动器230旋转。驱动器230可以是马达等。随着支承轴220的旋转，旋转头210和基板W旋转。同时，旋转头210接地。也就是说，旋转头210用作下电极。旋转头210本身可以是下电极，或者下电极可以掩埋在旋转头210的内部。
工艺腔室100中设置有等离子体生成设备300。等离子体生成设备300安装在工艺腔室100的上部处，以对应于旋转头210，并生成和喷射处理基板表面所需的等离子体气体。
图4为示出了等离子体生成设备的截面图。图5为沿图4的线A-A截取的截面图。图6为示出了等离子体生成设备的主要部件的截面立体图。
参照图3至图6，等离子体生成设备300可包括反应器主体310，该反应器主体具有对应于基板的直径的长度(该长度优选地大于基板的直径)。
反应器主体310可以平行于基板W布置在旋转头210的上部处。例如，反应器主体310可以具有以六边形形状延伸很长的条形形状。反应器主体310在其内部具有空的空间，并且反应器主体310的下部是敞开的。反应器主体310内部的空的空间可以具有独立放电空间312。放电空间312可以由多个分隔壁320分隔。尽管在本实施方案中示出了反应器主体310具有由两个分隔壁320分隔的三个独立放电空间312，但是本发明构思不限于此，并且优选地，可以设置三个或更多个分隔壁320。反应器主体310可为接地的。
用于将反应气体供应至放电空间312的供应口314安装在反应器主体310的上端处。如图2中所示，连接至气体供应源的气体供应管线316分别连接至供应口314。
反应器主体310具有形成在该反应器主体的底表面上的喷射孔330。喷射孔330可以沿着反应器主体310的纵向方向线性地形成在反应器主体310的底表面上。喷射孔330连接至放电空间312。在独立放电空间312中生成的等离子体可以通过喷射孔330喷射至定位在旋转头210上的基板。优选地，喷射孔330的长度大于基板W的直径。
同时，优选地，等离子体生成设备300的反应器主体310布置成使得反应器主体300的纵向中心根据工艺条件与基板处理表面的中心(基板的旋转中心)对准。
等离子体生成设备300具有上电极340。上电极340配置为穿过独立放电空间312。上电极340可以包括电极342和围绕电极342的绝缘体344。如图5和图6中所示，电极342的截面可以为圆形，并且用于围绕电极342的绝缘体344的截面可以为环形。然而，电极342和绝缘体344的截面可以具有不限于此的各种形状。
尽管未示出，但是电极342可以设置有通道，抑制由于等离子体的生成而散发热的制冷剂穿过该通道。
例如，为了最小化由于电荷放电而生成的热，电极342可以由例如铜(Cu)或包括铜的合金形成，该电极的电阻低且该电极的热导率高。另外，绝缘体344可以由石英(Si)、氧化铝、包括氧化铝的复合物等形成，该绝缘体抑制由于电荷放电而生成的热，并且具有对等离子体的耐久性，并且可以优选地由氮化铝(AlN)形成，该氮化铝具有出色的导热率。
尽管未示出，但是可以向电极342施用高电压，并且下电极可以接地以稳定地生成等离子体。
再次参照图2，基板处理装置10可以包括控制器400，用于执行控制以分别将反应气体独立地供应到独立放电空间312。控制器400可以通过控制气体供应管线316上的阀门318来控制反应气体的流速和混合比，这些气体供应管线分别连接至供应口314。尽管未示出，但是至少两条供应管线(气体MFC)可以分别连接至供应口。
例如，控制器400通过控制使得供应到与基板的中心区域相对应的放电空间的反应气体的流速小于供应到与基板的外围区域相对应的放电空间的反应气体的流速，可以改善整个基板的等离子体处理均匀性。
具有上述构造的基板处理装置10通过将引入线性等离子体生成设备中的气体的流速和混合比不同地施用到放电空间，可以改善在旋转基板的情况下执行等离子体处理时的处理均匀性。
特别地，由于当处理圆形基板时，基板处理装置10可以将等离子体处理区域仅集中在具有下电极的旋转结构的基板中，因此可以防止设置在基板下方的设备被等离子体损坏，并且因为不需要用于供给下部电极的额外空间，所以可以减小等离子体处理设备的尺寸。
根据本发明构思的实施方案，通过将引入至线性等离子体生成设备的气体的流速和混合比不同地施用到放电空间，可以改善在旋转基板的情况下执行等离子体处理时可能产生的处理均匀性。
本发明构思的效果不限于上述效果，并且本发明构思所属领域的技术人员能够从说明书和附图中清楚地理解未提及的效果。
以上详细描述例证了本发明构思。此外，上述的内容描述了本发明构思的示例性实施方案，并且本发明构思可用于各种其他组合、变换、及环境。也就是说，发明构思可以在不脱离说明书中公开的发明构思的范围、与书面公开的等同范围、和/或本领域技术人员的技术或知识范围的情况下进行修饰及改正。书面实施方案描述了用于实现本发明构思的技术精神的最佳状态，并且在本发明构思的具体应用领域和目的中可以做出必要的各种改变。因此，本发明构思的详细描述并非旨在将发明构思限制在所公开的实施方案状态中。此外，应理解的是所附权利要求包括其他实施方案。